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제안 방법
- 3wt.%인 5xxx계열 알루미늄 합금을 사용하여 레이저 용접한 뒤 Mg 함유량에 따른 용접부의 기계적 성질 및 액압성형성을 조사하였다. 그 결과를 바탕으로 기존의 Steel재 승용차용 센터필러를 알루미늄 합금의 TWB로 대체하기 위해 적정 알루미늄 합금 재료조합을 선정하고, 레이저 용접, 스템핑 공정을 수행하여 알루미늄 합금재 경량 센터 필러 시제품을 제작하였다.
- 9m 5754-0 합금 판재를 Fig. 1(a)와 같이 각 판재의 압연방향이 접합면에 수직하도록 하여 lOOoimX 200mm 의 크기로 전단하였으며 이음부는 밀링 (Milling) 처리하여 I-square butt으로 준비하였다. 한편 TB 용접을 위해 두께 1.
- %인 5xxx계열 알루미늄 합금을 사용하여 레이저 용접한 뒤 Mg 함유량에 따른 용접부의 기계적 성질 및 액압성형성을 조사하였다. 그 결과를 바탕으로 기존의 Steel재 승용차용 센터필러를 알루미늄 합금의 TWB로 대체하기 위해 적정 알루미늄 합금 재료조합을 선정하고, 레이저 용접, 스템핑 공정을 수행하여 알루미늄 합금재 경량 센터 필러 시제품을 제작하였다.
- 1(b)와 같이 전단하여 이음부는 기계가공 없 이 준비하였다. 그 후 각 판재를 고정구에 고정 시키고 이음부에서 단차발생 및 접합면 불일치 여부를 확인한 뒤 최대출력 4kW 의 연속파 Nd:YAG 레이저를 사용하여 Table 2의 최적 용 접조건으로 Coupon 용접 및 TB 용접을 실시하였다. 이러한 용접 Coupon으로부터 Fig.
- 1과 같이 Gage 길이 50mm의 인장시편을 채취하였다. 그리고 각 조건별로 용접시작점에서 100mm 떨어진 곳에서 채취한 용접부 횡단면을 연마, 에칭한 후 200g 하중으로 용접금속 횡단면 두께 1/2지점에서 0.25mm간격으로 압입자를 가압하여 Vickers 경도를 측정하였다. 액압성형성(Bulge) 시험은 레이저 용접된 용접쿠폰을 금형에 장착하고 용접 Coupon이 파단될 때까지 유압을 가한 뒤 파단된 돔(Dome)의 높이 및 파단시 하중을 측정하여 성형성의 지수로 사용하였다.
- 25mm간격으로 압입자를 가압하여 Vickers 경도를 측정하였다. 액압성형성(Bulge) 시험은 레이저 용접된 용접쿠폰을 금형에 장착하고 용접 Coupon이 파단될 때까지 유압을 가한 뒤 파단된 돔(Dome)의 높이 및 파단시 하중을 측정하여 성형성의 지수로 사용하였다. 용접부의 미세조직을 관찰하기 위하여 용접 Coupon의 용접시작점 으로부터 lOOnnn인 지점에서 채취한 용접부 횡단면을 연마한 뒤 Barker 용액으로 전해에칭 후 편 광현미경을 이용하였다.
- 액압성형성(Bulge) 시험은 레이저 용접된 용접쿠폰을 금형에 장착하고 용접 Coupon이 파단될 때까지 유압을 가한 뒤 파단된 돔(Dome)의 높이 및 파단시 하중을 측정하여 성형성의 지수로 사용하였다. 용접부의 미세조직을 관찰하기 위하여 용접 Coupon의 용접시작점 으로부터 lOOnnn인 지점에서 채취한 용접부 횡단면을 연마한 뒤 Barker 용액으로 전해에칭 후 편 광현미경을 이용하였다.
- 항복강도가 가장 낮고, 연신률, 성형성, 인장강도가 가장 큰 5083-0 알루미늄 합금을 Tailored blank중 성형이 많이 요구되는 부위의 재료로 선정하였으며 다른 부위에는 1.3mm 또는 1.5mm 두께 의 5052-H32 알루미늄 합금을 선정하여 TB 용접 후 용접부의 인장성질 및 경도를 측정하였다.
대상 데이터
- 5xxx 계열 알루미늄 합금 레이저 용접부에서 Mg 함유량이 증가할수록 모재와 용접부의 기계적 성질 및 성형성은 증가하였으며 용접금속 중심부에 미세한 둥축정이 발달하였다. 5083-0합금과 5052-H32합금을 조합하여 Tailored blank 레이저 용접 후 Stamping하여 경량차체용 센터필러 시제품을 제작하였다.
- Mg 함유량 변화에 따른 5xxx계열 알루미늄 합금의 레이저 용접성을 조사하기 위해 Table 1에 제시된 알루미늄 합금을 실험에 사용하였다.
- 그 후 각 판재를 고정구에 고정 시키고 이음부에서 단차발생 및 접합면 불일치 여부를 확인한 뒤 최대출력 4kW 의 연속파 Nd:YAG 레이저를 사용하여 Table 2의 최적 용 접조건으로 Coupon 용접 및 TB 용접을 실시하였다. 이러한 용접 Coupon으로부터 Fig. 1과 같이 Gage 길이 50mm의 인장시편을 채취하였다. 그리고 각 조건별로 용접시작점에서 100mm 떨어진 곳에서 채취한 용접부 횡단면을 연마, 에칭한 후 200g 하중으로 용접금속 횡단면 두께 1/2지점에서 0.
- 5(d))와 일치하며 이 구역에서는 레이저 용접시 결정립이 조대화된 것이 관찰되었다. 한편 두께 1.3mm 5052 와 두께 2mm 5083합금의 조합은 용접선이 길어질수록 작업성이 불리하여 시제품 Tailored blank 를 제작하기 위해 두께 1.5mm 5052와 두께 2mm의 5083합금 조합을 선정하였다.
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